更快、更省电、更安全——UU安全高级评测
06-18
雷锋报：这篇文章是作者龙魔、Microarray首席科学家、电子和软件设计师。
雷锋网独家文章，转载请联系授权。
苹果发布会前盛传的 iPhone 7 & Plus 的 Home 键升级为 Touch ID 3.0 版 Under Glass，目前尚未实现。
只是取消了圆顶芯片，代之以Taptic Engine来提供振动反馈。
从发布会上提供的图片可以看出，去掉3.5mm耳机插孔后留下的空间用于加固麦克风和插入Taptic Engine。
原则上，Taptic Engine距离振动反馈点越近越好，最好靠近振动反馈点放置；但由于 Home 按钮下方有一个 Lightning 接口，因此将其靠近是最好的解决方案。
取消 3.5mm 耳机插孔对于苹果最重要的用户体验来说是一个风险。
由此可见，保持出色的物理按键手感在苹果设计团队心中是多么重要。
仅仅为了节省一颗球顶芯片而做出这样的改变显然是不合逻辑的，所以这一代Touch ID应该算是一个过渡版本，不妨称为Touch ID 2.1。
虚拟按键的使用体验经过市场验证后，通过更新工艺优化结构，可以增加Touch ID的传感器面积，提高指纹识别的安全性。
那么到底是什么问题阻碍了苹果一步步实现这一目标呢？当然是封装技术：Touch ID 1.0 全球领先的技术和专利分析公司加拿大Chipworks赞助了Touch ID 1.0拆解资料。
iPhone 5s 和 iPhone 6 (Plus) 上安装的 Touch ID 1.0 采用苹果专利封装技术 Trench + 引线键合在芯片 (die) 边缘制作台阶，通过再布线 (RDL) 将芯片 Pad 连接到台阶 (Trench) ）。
，然后与柔性电路板（FPC）打线连接。
我们看一下局部：注意到电路板的边缘向下变形，这会拉扯键合线，导致其脱落或断裂，甚至使保护键合线的胶体破裂。
这是Touch ID 1.0良品率低的主要原因。
从平面图可以看出，除了良率低之外，Trench还占用了很大的芯片面积，导致Touch ID 1.0的传感器面积极低，让苹果遮遮掩掩，不敢直言安全性Touch ID 1.0。
Touch ID 2.0 国内顶尖技术分析机构上海微技术产业研究院提供了Touch ID 2.0的拆解信息。
iPhone 6S (Plus) 上安装的 Touch ID 1.0 采用了 Microarray 的专利封装技术 TSV 结构。
为了更好地表达封装技术的整体情况，以下方法采用X射线图片和示意图相结合的方式。
从 X 射线照片中可以看出，Die 区域的底部有一条键合线。
示意图如下：从机械结构组装的角度来看，蓝宝石盖板（Sapphire Cover）、芯片（Die）和柔性电路板（FPC）在空间中沿Z轴堆叠起来。
Touch ID 1.0在X-Y平面有侧连接工艺，破坏了整个结构工艺的统一性，导致良率低。
采用TSV封装将Pad通过硅通孔引到Die背面，然后从背面连接到FPC，解决了这个问题，提高了制造良率。
我们回顾一下年底发布的“国产Touch ID”的堆叠结构图。
Apple 仅使用接合线来代替 ACF 来连接 TSV 封装芯片和 FPC。
从专利法的角度来看，这是“利用业界知名技术通过有限次数的尝试就能实现的”，因此仍然属于Microarray专利技术的范围。
除了采用TSV工艺消除Trench占用的芯片面积外，苹果还将晶圆工艺从nm增加到65nm，如下图截面所示，以减少控制电路占用的面积；这就限制了Touch ID 2.0传感器面积的提升：而我们的“国产Touch ID”从第一代开始就在传感器面积上傲视iPhone 7S：所以“太有钱”或许并不是设计师的运气，而是这可能是设计的灾难。
与Touch ID 2.0/2.1相比，Touch ID 3.0的主要变化是芯片需要直接安装在玻璃板上。
虽然这属于相同的 TSV 工艺路线，但还是有细微的差别：Touch ID 2.0 采用的 TSV 工艺，Die 厚度仅为 70um。
将这样的薄膜安装在未切割的抛光蓝宝石晶片上是可行的，但如果要将其安装在玻璃板的油墨表面上，则将不得不面对“安全性破碎”的结果。
由于 TSV 封装主要用于存储器堆叠技术，薄一直是美感，标准 TSV 肯定不适合指纹传感器。
指纹传感器要求TSV封装具有足够的机械强度，以应对后端安装工艺，因此厚度必须大幅增加。
Microarray 和他的朋友从今年以来一直在使用以下方法来增加 TSV 封装的 Die 厚度： 正如你所看到的，解决方案其实很简单：一方面，使用多级台阶（Trench）来增加模具厚度上限；一方面，通过布局保护薄弱环节。
苹果要想真正迈向Touch ID 3.0，甚至回到乔布斯时代，就必须进一步向Microarray看齐，认真学习Microarray精通研发、设计、制造的工业精神。
当然，实现Under Glass-level Touch ID还存在一些其他的小问题，比如目前的部分玻璃减薄和抛光工艺的良率较低。
但与主要障碍——封装技术问题相比，这根本不算什么。
而且，对于财力雄厚的苹果来说，为了弥补盖板玻璃的低良率而增加的不到10的成本并不是什么大不了的事情。
相信在Touch ID 2.1准备就绪后，Touch ID 3.0可以准时在iPhone 7S上与大家见面。
结束语：我收回我的观点“因为我是从头开始，所以我稍微落后于背着一棵大树的Setlak”。
由于iPhone 7没有配备Touch ID 3.0，因此在iPhone 7S发布当天还有充足的时间推出Under Glass Level Touch ID。
塞特拉克仍然是一个值得致敬的人物，但这个时代属于我们。
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